Минеральная вата

Минеральная вата — это любой волокнистый материал, полученный путем прядения или вытягивания расплавленных минеральных или горных материалов, таких как шлак и керамика . ^[1]

Применение минеральной ваты включает теплоизоляцию (как структурную изоляцию , так и изоляцию труб ), фильтрацию , звукоизоляцию и гидропонную среду для выращивания.

Мы

Минеральная вата также известна как минеральная вата , минеральное волокно , искусственное минеральное волокно (MMMF) и искусственное стекловолокно (MMVF).

Специфическими изделиями из минеральной ваты являются каменная вата и шлаковата . Европа ^{[ ВОЗ? ]} также включает стекловату , которая вместе с керамическим волокном представляет собой полностью искусственные волокна, которым можно придавать различную форму и которые являются колючими на ощупь.

История

Шлаковая вата была впервые изготовлена в 1840 году в Уэльсе Эдвардом Парри, «но, судя по всему, не было предпринято никаких усилий, чтобы удержать шерсть после производства; следовательно, она развевалась по фабрикам при малейшем ветерке и стала настолько вредной для людей, что процесс пришлось отказаться». ^[2] Способ изготовления минеральной ваты был запатентован в США в 1870 году Джоном Плейером. ^[3] и впервые произведено в коммерческих целях в 1871 году в Георгсмариенхютте в Оснабрюке , Германия . Процесс включал в себя продувку сильной струи воздуха через падающий поток жидкого железного шлака, что было похоже на естественное возникновение тонких прядей вулканического шлака из Килауэа, называемых волосами Пеле, созданных сильными ветрами, раздувающими шлак во время извержения. ^[3]

По словам производителя минеральной ваты, первая минеральная вата, предназначенная для применения при высоких температурах, была изобретена в Соединенных Штатах в 1942 году, но не была коммерчески жизнеспособной примерно до 1953 года. В 1970-х и 1980-х годах стали доступны новые виды минеральной ваты. ^[4]

Высокотемпературная минеральная вата

Высокотемпературная минеральная вата — это тип минеральной ваты, созданный для использования в качестве высокотемпературной изоляции и обычно определяемый как устойчивый к температурам выше 1000 °C. Этот тип изоляции обычно используется в промышленных печах и литейных цехах. Поскольку производство высокотемпературной минеральной ваты обходится дорого и ее доступность ограничена, она почти исключительно используется в высокотемпературных промышленных применениях и процессах. ^{[ нужна ссылка ]}

Определения

Классификационная температура — это температура, при которой не превышается определенная величина линейного сжатия (обычно от двух до четырех процентов) после 24-часовой термообработки в лабораторной печи с электрическим подогревом в нейтральной атмосфере. В зависимости от вида продукции значение не может превышать двух процентов для плит и фасонных изделий и четырех процентов для матов и бумаги.

Классификационная температура указывается с шагом 50 °C, начиная с 850 °C и до 1600 °C. Классификация температуры не означает, что продукт можно использовать постоянно при этой температуре. В полевых условиях температура непрерывного применения аморфной высокотемпературной минеральной ваты ( AES и ASW ) обычно на 100–150 °C ниже температуры классификации. Изделия из поликристаллической шерсти обычно можно использовать до температуры классификации. ^{[ нужна ссылка ]}

Типы

Существует несколько видов высокотемпературной минеральной ваты, изготовленной из разных видов минералов. Выбор минерала приводит к различным свойствам материала и температурам классификации.

Щелочноземельно-силикатная вата (AES-шерсть)

Шерсть AES состоит из аморфных стеклянных волокон, которые производятся путем плавления комбинации оксида кальция (CaO-), оксида магния (MgO-) и диоксида кремния (SiO ₂ ). Изделия из шерсти AES обычно используются в постоянно работающем оборудовании и в бытовой технике. Некоторые составы шерсти AES являются биорастворимыми, то есть они растворяются в жидкостях организма в течение нескольких недель и быстро выводятся из легких. ^[5]^[6]

Алюмосиликатная вата (АСВ)

Алюмосиликатная вата, известная также как огнеупорное керамическое волокно (RCF), состоит из аморфных волокон, полученных плавлением комбинации оксида алюминия (Al ₂ O ₃ ) и диоксида кремния (SiO ₂ ), обычно в весовом соотношении 50:50 (см. также VDI 3469, части 1 и 5, ^[7] а также TRGS 521). Изделия из алюмосиликатной ваты обычно используются при температурах применения выше 900 °C для оборудования, работающего с перерывами и в критических условиях эксплуатации (см. Технические правила TRGS 619). ^{[ нужна ссылка ]}

Поликристаллическая вата (PCW)

Поликристаллическая вата состоит из волокон, содержащих оксид алюминия (Al ₂ O ₃ ) более 70 процентов от общего количества материалов, и производится золь-гель-методом из водных прядильных растворов. Водорастворимые зеленые волокна, полученные в качестве предшественника, кристаллизуют посредством термической обработки. ^[7] Поликристаллическая вата обычно используется при температурах применения выше 1300 °C и в критических химических и физических условиях применения.

Шерсть

Kaowool — это разновидность высокотемпературной минеральной ваты, изготовленной из минерального каолина . Это был один из первых типов высокотемпературной минеральной ваты, изобретенный и используемый в 21 веке. ^[4] Он может выдерживать температуру около 1650 °C (3000 °F). ^[8]

Производство

Каменная вата представляет собой продукт печи из расплавленной породы при температуре около 1600 °С, через который продувается поток воздуха или пара. Более продвинутые методы производства основаны на вращении расплавленной породы в высокоскоростных прядильных головках, что похоже на процесс, используемый для производства сладкой ваты . Конечный продукт представляет собой массу тонких переплетенных волокон типичным диаметром от 2 до 6 микрометров . Минеральная вата может содержать связующее , часто терполимер , и масло для уменьшения пыления.

Использовать

Хотя отдельные волокна очень хорошо проводят тепло , при прессовании в рулонах и листах их способность разделять воздух делает их отличными изоляторами и звукопоглотителями . ^[9]^[10] не защищены от воздействия достаточно горячего огня, огнестойкость Хотя стекловолокно , каменная вата и керамические волокна делает их обычными строительными материалами , когда пассивная противопожарная защита требуется , их используют в качестве распыляемой огнезащиты , в полостях стоек в гипсокартонных конструкциях и в качестве упаковочные материалы в противопожарных устройствах .

Другие области применения — панели, склеенные смолой , в качестве наполнителя в смесях для прокладок , в тормозных колодках , в пластмассах в автомобильной промышленности, в качестве фильтрующей среды и в качестве питательной среды в гидропонике .

Минеральные волокна производятся таким же способом, без связующего. Волокно как таковое используется в качестве сырья для армирования в различных областях применения, таких как фрикционные материалы, прокладки, пластмассы и покрытия .

**Теплостойкость минеральной ваты** ^[11]
Материал	Температура
Стекловата	230–260 °С
Каменная вата	700–850 °С
Шерсть из керамического волокна	1200 °С

Гидропоника

Изделия из минеральной ваты могут быть спроектированы так, чтобы удерживать большое количество воды и воздуха, что способствует росту корней и усвоению питательных веществ в гидропонике ; их волокнистая природа также обеспечивает хорошую механическую структуру, обеспечивающую устойчивость растения. Естественно высокий уровень pH минеральной ваты делает ее изначально непригодной для роста растений и требует «кондиционирования» для получения шерсти с подходящим стабильным pH. ^[12]^: 16 Методы кондиционирования включают предварительное замачивание минеральной ваты в питательном растворе с pH 5,5 до тех пор, пока она не перестанет пузыриться .

Высокотемпературная минеральная вата

Высокотемпературная минеральная вата используется в первую очередь для изоляции и футеровки промышленных печей и литейных цехов для повышения эффективности и безопасности. Его также используют для предотвращения распространения огня. ^[5]

Использование высокотемпературной минеральной ваты позволяет создавать более легкие конструкции промышленных печей и другого технического оборудования по сравнению с другими методами, такими как огнеупорный кирпич, из-за ее высокой термостойкости на вес, но имеет тот недостаток, что она дороже, чем другие материалы. методы.

Безопасность материала

Международное агентство по исследованию рака (IARC) провело оценку канцерогенности искусственных минеральных волокон в октябре 2002 года. ^[13] Рабочая группа Монографии IARC пришла к выводу, что только наиболее биостойкие материалы по-прежнему классифицируются IARC как «возможно канцерогенные для человека» ( Группа 2B ). К ним относятся огнеупорные керамические волокна, которые используются в промышленности в качестве изоляции в высокотемпературных средах, таких как доменные печи специального назначения, , и некоторые стекловаты не используемые в качестве изоляционных материалов. Напротив, наиболее часто используемые стекловолокнистые ваты, производимые с 2000 года, включая изоляционную стекловату, каменную вату и шлаковую вату, считаются «не поддающимися классификации с точки зрения канцерогенности для человека» ( Группа 3 ).

Производятся высокобиорастворимые волокна, которые не наносят вреда клеткам человека. Эти новые материалы были проверены на канцерогенность, и большинство из них оказались неканцерогенными. МАИР решило не проводить общую оценку недавно разработанных волокон, обладающих меньшей биостойкостью, таких как щелочноземельные силикатные волокна или волокна с высоким содержанием глинозема и низким содержанием кремнезема. Это решение было принято отчасти из-за отсутствия данных о людях, хотя такие волокна, которые были протестированы, по-видимому, обладают низким канцерогенным потенциалом у экспериментальных животных, а также потому, что Рабочая группа столкнулась с трудностями в классификации этих волокон в значимые группы на основе химического состава. ^[14]

Европейский Регламент (CE) № 1272/2008 о классификации, маркировке и упаковке веществ и смесей, обновленный Регламентом (CE) № 790/2009, не классифицирует волокна минеральной ваты как опасные вещества, если они соответствуют критериям, определенным в Обратите внимание: Вопрос.

Европейский совет по сертификации изделий из минеральной ваты, EUCEB, сертифицирует изделия из минеральной ваты, изготовленные из волокон, на соответствие примечанию Q, гарантируя, что они имеют низкую биологическую стойкость и быстро выводятся из легких. Сертификация основана на консультациях независимых экспертов и регулярном контроле химического состава.

Из-за механического воздействия волокон изделия из минеральной ваты могут вызывать временный зуд кожи. Чтобы уменьшить это и избежать ненужного воздействия пыли из минеральной ваты, информация о передовой практике размещена на упаковке изделий из минеральной ваты с пиктограммами или предложениями. Инструкции по безопасному использованию, аналогичные паспортам безопасности, также доступны у каждого производителя.

Люди могут подвергнуться воздействию волокон минеральной ваты на рабочем месте при вдыхании, контакте с кожей и глазами. Управление по охране труда (OSHA) установило законный предел ( допустимый предел воздействия ) для воздействия волокон минеральной ваты на рабочем месте в размере 15 мг/м. ³ общее воздействие и 5 мг/м ³ респираторное воздействие в течение 8-часового рабочего дня. Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) установил рекомендуемый предел воздействия (REL) 5 мг/м. ³ общее обнажение и 3 волокна на см ³ более 8-часового рабочего дня. ^[15]

Регистрация, оценка, разрешение и ограничение использования химических веществ (REACH) — это постановление Европейского Союза от 18 декабря 2006 года. REACH касается производства и использования химических веществ, а также их потенциального воздействия как на здоровье человека, так и на окружающую среду. Форум по обмену информацией о веществах (SIEF) был создан для нескольких типов минеральной ваты. AES, ASW и PCW были зарегистрированы до первого крайнего срока — 1 декабря 2010 г. и, следовательно, могут использоваться на европейском рынке.

ASW/RCF классифицируется как канцероген категории 1B.
AES освобожден от классификации канцерогенов на основании результатов краткосрочных исследований in vitro.
Шерсть PCW не классифицируется; самоклассификация привела к выводу, что PCW не опасны.

13 января 2010 года некоторые алюмосиликатные огнеупорные керамические волокна и циркониевые алюмосиликатные огнеупорные керамические волокна были включены в список кандидатов на вещества, вызывающие особую озабоченность . В ответ на опасения, высказанные по поводу определения и досье, на веб-сайте ECHA были размещены два дополнительных досье для ознакомления, в результате чего в списке кандидатов появились две дополнительные записи. Эта фактическая ситуация (четыре записи для одного вещества/группы веществ) противоречит предусмотренной процедуре REACH. Помимо этой ситуации, опасения, высказанные в ходе двух периодов консультаций, остаются в силе.

Независимо от высказанных опасений, включение вещества в список кандидатов немедленно влечет за собой следующие юридические обязательства производителей, импортеров и поставщиков изделий, содержащих это вещество в концентрации выше 0,1% (мас.):

Уведомление в Регламент ECHA-REACH Ст. 7
Предоставление паспорта безопасности - Регламент REACH, ст. 31,1
Обязанность сообщать информацию о безопасном использовании или отвечать на запросы клиентов - Регламент REACH, ст. 33

Кристаллический кремнезем

Аморфная высокотемпературная минеральная вата (AES и ASW) производится из струи расплавленного стекла, которая распыляется струей воздуха под высоким давлением или путем попадания струи на вращающиеся колеса. Капли втягиваются в волокна; масса как волокон, так и оставшихся капель охлаждается очень быстро, так что кристаллические фазы не могут образоваться.

Когда аморфная высокотемпературная минеральная вата укладывается и используется в высокотемпературных условиях, таких как промышленные печи, по крайней мере одна сторона может подвергаться воздействию условий, вызывающих частичное расстекловывание волокон. В зависимости от химического состава стекловолокна, а также времени и температуры воздействия материалов могут образовываться различные стабильные кристаллические фазы.

При использовании высокотемпературной минеральной ваты кристаллические кристаллы кремнезема внедряются в матрицу, состоящую из других кристаллов и стекол. Экспериментальные результаты по биологической активности высокотемпературной минеральной ваты после использования не продемонстрировали какой-либо опасной активности, которая могла бы быть связана с любой формой кремнезема, который она может содержать.

Заменители минеральной ваты в строительстве.

Из-за неразлагаемости минеральной ваты и потенциального риска для здоровья разрабатываются материалы-заменители: из конопли , льна , шерсти , дерева и пробки наиболее распространены изоляционные материалы . Биоразлагаемость и безопасность для здоровья — основные преимущества этих материалов. Их недостатками по сравнению с минеральной ватой являются существенно меньшая устойчивость к плесени, более высокая горючесть и несколько более высокая теплопроводность (изоляция из пеньки: 0,040 Втм). ^-1к ^-1, утеплитель минеральная вата: 0,030-0,045 Втм ^-1к ^-1). ^[16]

См. также

Асбест , минерал, имеющий волокнистую структуру.
Базальтовое волокно — минеральное волокно, обладающее высокой прочностью на разрыв.
Стекловата
волосы Пеле
Заявления о рисках и безопасности

Ссылки

^ «Художественное минеральное волокно (MMMF) — это общее название, используемое для описания неорганического волокнистого материала, изготовленного в основном из стекла, горных пород, минералов, шлака и обработанных неорганических веществ. Производимые MMMF некристаллические (стеклянные, стекловидные, аморфные). " [1] Рекомендация Научного комитета по пределам профессионального воздействия для искусственных минеральных волокон (MMMF) без указаний на канцерогенность и не указанных где-либо еще.
^ Спон, Эрнест. Квитанции о семинарах ... Лондон: E. & FN Spon, 1883-1892. Страница 439.
^ Jump up to: ^а ^б «Минеральная вата или минеральный хлопок», Ежегодная циклопедия Эпплтона и реестр важных событий 1891 года . Новая серия том. 16. Нью-Йорк: 1892. 528. Печать.
^ Jump up to: ^а ^б «ИСТОРИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ» . Архивировано из оригинала 19 августа 2018 г. Проверено 8 августа 2018 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Вата высокотемпературная изоляционная – Производство, свойства, классификация» . insulationNet.com . Проверено 24 июня 2018 г.
^ «Часто задаваемые вопросы по биорастворимости» . ИКАНЦ . Проверено 19 января 2019 г.
^ Jump up to: ^а ^б Директива VDI: VDI 3469, часть 1. Обзор. Часть 5. Высокотемпературная изоляционная вата.
^ «Термальная керамика» (PDF) .
^ Вайнер, Итан. Акустическая обработка и дизайн дляСтудии звукозаписи и комнаты для прослушивания. «Без сомнения, наиболее эффективным поглотителем средних и высоких частот является жесткое стекловолокно». http://www.etanwiner.com/acoustics.html#rigid%20fiberglass .
^ Хоутон, Мэтт. Звук на звуке. «Какова наилучшая плотность для хорошего поглотителя с достаточно широким спектром действия? … попробуйте поискать минеральную вату в районе 45-75 кг/м3». http://www.soundonsound.com/sos/oct10/articles/qa-1010-2.htm
^ «Рулон изоляционной фольги SuperFOIL 0,6 x 25 м — энергосберегающий лист пузырьковой фольги, сделанный своими руками — устойчивая теплоизоляция 3-в-1, отражающий лучистый барьер и пароизоляция — универсальное назначение для дома и автомобиля: Amazon.co.uk: DIY и инструменты» . Амазонка Великобритания .
^ Том Александр; Дон Паркер (1994). Лучшее из Growing Edge . New Moon Publishing, Inc. ISBN 978-0-944557-01-3 .
^ Монографии IARC по оценке канцерогенных рисков для человека, Том 81 (2002 г.), Искусственные стекловолокна (ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: некоторые производители изоляционных изделий ^{[ ВОЗ? ]} процитировали этот том, сделав ошибочные заявления о том, что «ученые МАИР подтверждают безопасность изоляции из минеральной ваты». Эти утверждения просто ложны. Результаты, представленные в этом томе, не являются определением неканцерогенности или общей безопасности.)
^ Монографии IARC по оценке канцерогенных рисков для человека, Том 81 (2002 г.), Искусственные стекловидные волокна , Общая оценка, стр. 339
^ «CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям - Волокно из минеральной ваты» . www.cdc.gov . Проверено 27 ноября 2015 г.
^ Лекавичюс, В.; Шипковс, П.; Ивановы С.; Ручиньш, А. (01 февраля 2015 г.). «Теплоизоляционные свойства изделий из конопли» . Латвийский журнал физики и технических наук . 52 (1): 38–51. Бибкод : 2015LatJP..52a..38L . дои : 10.1515/lpts-2015-0004 . ISSN 0868-8257 .

Внешние ссылки

Документы Статистического управления Канады о поставках минеральной ваты в Канаду
Обзор опубликованных данных о воздействии минеральной ваты во время монтажных работ, проведенный А. Джонсом и А. Санчесом Хименесом, Института медицины труда TM/11/01 Отчет об исследовании
Оценка переносимых по воздуху волокон минеральной ваты в жилых домах, проведенная Дж. Доджсоном и другими. Института медицины труда TM/87/18 Отчет

[1] «Художественное минеральное волокно (MMMF) — это общее название, используемое для описания неорганического волокнистого материала, изготовленного в основном из стекла, горных пород, минералов, шлака и обработанных неорганических веществ. Производимые MMMF некристаллические (стеклянные, стекловидные, аморфные). " [1] Рекомендация Научного комитета по пределам профессионального воздействия для искусственных минеральных волокон (MMMF) без указаний на канцерогенность и не указанных где-либо еще.

[2] Спон, Эрнест. Квитанции о семинарах ... Лондон: E. & FN Spon, 1883-1892. Страница 439.

[Appleton-3] Jump up to: ^а ^б «Минеральная вата или минеральный хлопок», Ежегодная циклопедия Эпплтона и реестр важных событий 1891 года . Новая серия том. 16. Нью-Йорк: 1892. 528. Печать.

[:1-4] Jump up to: ^а ^б «ИСТОРИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ» . Архивировано из оригинала 19 августа 2018 г. Проверено 8 августа 2018 г.

[:0-5] Jump up to: ^а ^б «Вата высокотемпературная изоляционная – Производство, свойства, классификация» . insulationNet.com . Проверено 24 июня 2018 г.

[6] «Часто задаваемые вопросы по биорастворимости» . ИКАНЦ . Проверено 19 января 2019 г.

[VDI-7] Jump up to: ^а ^б Директива VDI: VDI 3469, часть 1. Обзор. Часть 5. Высокотемпературная изоляционная вата.

[8] «Термальная керамика» (PDF) .

[9] Вайнер, Итан. Акустическая обработка и дизайн дляСтудии звукозаписи и комнаты для прослушивания. «Без сомнения, наиболее эффективным поглотителем средних и высоких частот является жесткое стекловолокно». http://www.etanwiner.com/acoustics.html#rigid%20fiberglass .

[10] Хоутон, Мэтт. Звук на звуке. «Какова наилучшая плотность для хорошего поглотителя с достаточно широким спектром действия? … попробуйте поискать минеральную вату в районе 45-75 кг/м3». http://www.soundonsound.com/sos/oct10/articles/qa-1010-2.htm

[competition-commission_org_uk-glass_wool_report-11] «Рулон изоляционной фольги SuperFOIL 0,6 x 25 м — энергосберегающий лист пузырьковой фольги, сделанный своими руками — устойчивая теплоизоляция 3-в-1, отражающий лучистый барьер и пароизоляция — универсальное назначение для дома и автомобиля: Amazon.co.uk: DIY и инструменты» . Амазонка Великобритания .

[Alexander_1994-12] Том Александр; Дон Паркер (1994). Лучшее из Growing Edge . New Moon Publishing, Inc. ISBN 978-0-944557-01-3 .

[13] Монографии IARC по оценке канцерогенных рисков для человека, Том 81 (2002 г.), Искусственные стекловолокна (ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: некоторые производители изоляционных изделий ^{[ ВОЗ? ]} процитировали этот том, сделав ошибочные заявления о том, что «ученые МАИР подтверждают безопасность изоляции из минеральной ваты». Эти утверждения просто ложны. Результаты, представленные в этом томе, не являются определением неканцерогенности или общей безопасности.)

[14] Монографии IARC по оценке канцерогенных рисков для человека, Том 81 (2002 г.), Искусственные стекловидные волокна , Общая оценка, стр. 339

[15] «CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям - Волокно из минеральной ваты» . www.cdc.gov . Проверено 27 ноября 2015 г.

[16] Лекавичюс, В.; Шипковс, П.; Ивановы С.; Ручиньш, А. (01 февраля 2015 г.). «Теплоизоляционные свойства изделий из конопли» . Латвийский журнал физики и технических наук . 52 (1): 38–51. Бибкод : 2015LatJP..52a..38L . дои : 10.1515/lpts-2015-0004 . ISSN 0868-8257 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]